СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ НА ВЫСОКОИНТЕНСИВНЫЕ УДАРНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ Российский патент 2008 года по МПК G01M7/00 

Данное изобретение относится к методам испытаний на ударные воздействия и может быть использовано при испытаниях на высокоинтенсивные ударные воздействия различных, в первую очередь, приборов и оборудования, имеющих пространственное крепление.

Существует достаточно много способов испытаний на ударные воздействия, с помощью вибрационных электродинамических стендов, стендов с падающими столами и т.д. В настоящее время наибольшее применение находят методы испытаний по ударному спектру ускорений, когда не важно само воздействие, а важна реакция, которую это воздействие вызывает в конструкции (кн.2 «Испытательная техника», кн.1, M.: Машиностроение, 1982 г., стр 334-335).

Наиболее близким является способ испытаний согласно патенту РФ №2262679, принятый в качестве прототипа. Способ испытаний на ударные воздействия высокой интенсивности приборов и оборудования по методу ударных спектров, который заключается в ударном нагружении протяженных систем пиротехническими устройствами с заранее заданным ударным спектром ускорений и расстоянием от пиротехнического устройства до испытываемых приборов и оборудования. Зарегистрированный ударный спектр ускорений от одного пиротехнического устройства не меньше требуемого, а затем проводится корректировка количества и мест установки пиротехнических устройств.

К недостатку этого способа нужно отнести его низкую эффективность использования при испытаниях приборов и оборудования, имеющих пространственное крепление, так как последовательное формирование требуемых ударных спектров ускорений, например, в каждой из трех взаимно перпендикулярных плоскостей крепления оборудования приводит к дополнительному нагружению оборудования в двух других плоскостях крепления (часто с достаточно высоким уровнем воздействия), что при испытаниях не всегда является допустимым. Это особенно важно при ударных испытаниях аппаратуры на устойчивость, когда ударным воздействиям подвергается работающая аппаратура. Растет помимо этого расход пиротехнических устройств, так как каждый раз после перемонтажа нужно повторять всю процедуру формирования режима испытаний.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, что позволит более качественно проводить испытания на ударные воздействия высокой интенсивности. Указанная цель достигается тем, что при испытаниях протяженных систем, состоящих из набора приборов и оборудования, имеющих пространственное крепление, ударное воздействие прикладывают в точках на линиях стыка их плоскостей крепления под равными углами к каждой из плоскостей крепления, при этом проводится одновременный подрыв всех пиротехнических устройств, после чего ударные спектры ускорений во всех точках контроля сравнивают с требуемым ударным спектром ускорений и при необходимости корректируют количество и места установки пиротехнических устройств как в точках стыка плоскостей, так и на самих плоскостях крепления приборов и оборудования.

Суть заявленного решения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид заявленного устройства для проведения ударных испытаний: 1 - приспособление для крепления аппаратуры, 2 - блоки аппаратуры, 3 - контрольные датчики, 4 - амортизационный стержень с пироустройством для создания ударных воздействий, в точках А, В, С, D, 5 - места крепления аппаратуры, 6 - гибкие тросы.

На фиг.2 показана схема приложения ударных воздействий в каждой из точек А, В, С, D под равными углами α_i к сотовым панелям приспособления через переходник 7.

Суть заявленного решения может быть пояснена следующим образом. Когда ударное воздействие создается тем же по физической природе устройством, что и при эксплуатации, повышается качество отработки оборудования. При ударном нагружении с помощью пиротехнических устройств это условие выполняется. Для создания ударного воздействия используется пиротехническое устройство, ударный спектр ускорений которого перекрывает требуемый, что позволяет создать ударное воздействие не только в небольшой зоне вокруг точки приложения ударного воздействия, но и на некотором расстоянии от нее. Затухание ударного воздействия происходит по-разному для различного типа конструкций и направлений воздействия (в плоскости монтажа оборудования или из плоскости). Поэтому сначала проводится подрыв одного пиротехнического устройства и устанавливается расстояние, где выполняется требование

SRS_n<SRS(D_i), (*)

где SRS_n - требуемый ударный спектр ускорений;

SRS(D_i) - ударный спектр ускорений в i точке контроля на расстоянии D_i; от пиротехнического устройства.

Пиротехнические устройства устанавливаются поочередно в точках пересечения плоскостей крепления приборов и оборудования. Регистрация ускорений проводится во всех точках контроля при всех одиночных подрывах и устанавливается приблизительно область, где выполняется требование (*).

После установления величины D_K можно приблизительно оценить площадь вокруг пиротехнического устройства, где выполняется условие (*). Очевидно, что это окружность радиуса D_k, в центре которой монтируется пиротехническое устройство. После этого можно определить количество точек для установки пиротехнических устройств.

Количество точек приложения ударных вохдействий устанавливается из условия:

,

где S - площадь панели максимальных размеров, на которые устанавливается оборудование;

N - количество точек приложения ударных воздействий;

D_K - расстояние от пиротехнического устройства, на котором зарегистрированный ударный спектр ускорений становится меньше требуемого.

Далее выбираются места установки пиротехнических устройств таким образом, чтобы перекрывались все точки контроля. Когда все оборудование крепится в одной плоскости, то эта процедура легко позволяет получить требуемые уровни нагружения без значительного перегружения оборудования. Если же оборудование крепится по трем взаимно перепендикулярным направлениям, например блоки аппаратуры, устанавливаемые на КА негерметичного исполнения, могут одновременно закрепляться на двух и даже трех силовых панелях, то обеспечить одновременно трубуемые уровни ударных воздействий становится достаточно сложно. Поэтому вместо поочередного воздействия в каждой плоскости ударное воздействие прикладывается в точках по линии пересечения плоскостей крепления, под равными углами к каждой из плоскостей. В результате ударное воздействие раскладыватся на составляющие, обеспечивающие одновременное нагружение в разных плоскостях крепления. Кроме того, одновременный подрыв всех пиротехнических устройств позволяет создавать одновременно на каждой лапе крепления прибора воздействие в трех взаимно перпендикулярных направлениях. И то, что было при последовательном ударном воздействии «вредным» эффектом, становится эффектом «полезным».

Формирование необходимых воздействий проводится сначала на динамическом макете прибора, который затем заменяется штатным прибором.

Процедура определения оптимального количества точек крепления пироустройств относится к «ноу-хау» изобретения и в данной заявке не рассматривается.

Пример практического исполнения.

На фиг.1, 2 схематически показана аппаратура одной из систем КА негерметичного исполнения. Требовалось провести квалификацию на ударные воздействия с уровнями воздействий до 1000 g по ударному спектру ускорений.

Для обеспечения необходимого ударного спектра была применена следующая процедура.

Приспособление состояло из трех сотовых панелей с установленными на них динамическими макетами аппаратуры. Максимальный размер сотовой плиты 1500×600мм (две другие: 1500×200 и 200×600мм). Приспособление вывешивалось на амортизационных шнурах. К панелям по линии стыка в точках А, B, С, D через переходники и закладные подстыковывались амортизационные стержни с разрывными болтами ( фиг.1, 2) в точках А, B, D и болтом 8×55 (менее мощный болт в точке С). Стержни состояли из слоев различных материалов (отличались как количество слоев, так и применяемые материалы). Переходник выполнялся из стали. Используемое оборудование позволило создать квалификационные уровни в точках крепления аппаратуры по трем направлениям при одновременном подрыве 4 болтов.

Из приведенного выше примера практического применения видно, что требуемые ударные испытания были приведены с использованием стандартного оборудования с минимальным изготовлением новых элементов. Схема испытаний проста и не вызывает проблем с воспроизведением.

Из известных авторам источников информации и патентных материалов не известна совокупность признаков, сходных с совокупностью признаков заявляемого объекта.

Изобретение относится к оборудованию для испытаний на ударные воздействия и может быть использовано при испытаниях на высокоинтенсивные ударные воздействия различных, в первую очередь, приборов и оборудования, имеющих пространственное крепление. Способ испытаний на ударные воздействия высокой интенсивности приборов и оборудования по методу ударных спектров, заключающийся в ударном нагружении протяженных систем, состоящих из набора приборов и оборудования, функционально связанных между собой, пиротехническими устройствами с заранее заданным ударным спектром ускорений и расстоянием от пиротехнического устройства до испытываемых приборов и оборудования, на котором зарегистрированный ударный спектр ускорения от одного пиротехнического устройства не менее требуемого, и последующей корректировкой количества и мест установки пиротехнических устройств. При этом для приборов и оборудования, имеющих пространственное крепление, ударное воздействие прикладывают в точках на линиях стыка их плоскостей крепления под равными углами к каждой из плоскостей крепления. Причем проводится одновременный подрыв всех пиротехнических устройств, после чего ударные спектры ускорений во всех точках контроля сравнивают с требуемым ударным спектром ускорений и при необходимости корректируют количество и места установки пиротехнических устройств как в точках стыка плоскостей, так и на самих плоскостях крепления приборов и оборудования. 2 ил.

Способ испытаний на ударные воздействия высокой интенсивности приборов и оборудования по методу ударных спектров, заключающийся в ударном нагружении протяженных систем, состоящих из набора приборов и оборудования, функционально связанных между собой, пиротехническими устройствами с заранее заданным ударным спектром ускорений и расстоянием от пиротехнического устройства до испытываемых приборов и оборудования, на котором зарегистрированный ударный спектр ускорения от одного пиротехнического устройства не менее требуемого, и последующей корректировкой количества и мест установки пиротехнических устройств, отличающийся тем, что для приборов и оборудования, имеющих пространственное крепление, ударное воздействие прикладывают в точках на линиях стыка их плоскостей крепления под равными углами к каждой из плоскостей крепления, при этом проводится одновременный подрыв всех пиротехнических устройств, после чего ударные спектры ускорений во всех точках контроля сравнивают с требуемым ударным спектром ускорений и при необходимости корректируют количество и места установки пиротехнических устройств как в точках стыка плоскостей, так и на самих плоскостях крепления приборов и оборудования.